C语言系列之函数

一、函数的概念

函数的概念：（有些翻译为：子程序）C语言中的函数就是一个完成某项特定的任务的一小段代码。这段代码是有特殊的写法和调用方法的。

在C语⾔中我们⼀般会见到两类函数：

库函数：现成的函数，可以直接使用。

自定义函数：自己设计的。

二、库函数

2.1标准库和头文件

C语言标准中规定了C语⾔的各种语法规则，C语言并不提供库函数；C语言的国际标准ANSIC规定了⼀些常⽤的函数的标准，被称为标准库，那不同的编译器⼚商根据ANSI提供的C语言标准就给出了⼀系列函数的实现。这些函数就被称为库函数。

之前我们学的printf和scanf函数就是库函数，库函数是现成的，我们可以包含头文件然后拿来直接使用。有了这种库函数，一些代码的实现就不需要程序员自己来实现，提高了编程的效率。

库函数相关头文件：https://zh.cppreference.com/w/c/header

每一个头文件中都包含了，相关的函数和类型等信息。

2.2库函数的使用

C/C++官方的链接：https://zh.cppreference.com/w/c/header

cplusplus.com：https://legacy.cplusplus.com/reference/clibrary/

举例：sqrt

double sqrt (double x); //sqrt 是函数名
//x是函数的参数，表⽰调⽤sqrt函数需要传递⼀个double类型的值 
//double的返回值类型表⽰函数计算的结果是double类型的值 

2.2.1功能

通过C++的官网来查找我们可以看到这个库函数的功能，如下图：

2.2.2头文件包含

库函数是在标准库中对应的头⽂件中声明的，所以库函数的使用，必须包含对应的头文件，不包含是可能会出现⼀些问题的。比如sqrt这个库函数必须包含：<math.h>这个头文件。

2.2.3实践

sqrt库函数的实现示例：

# include<stdio.h>
# include<math.h>
int main()
{
double s = 25.0;
double n = sqrt(s);
printf("%lf\n", n);
return 0;
}

运行结果如下图：

2.2.4库函数文档的一般格式

1、函数原型

2、函数功能的介绍

3、参数和返回类型说明

4、代码举例

5、代码输出

6、相关知识链接

三、自定义函数

了解了库函数，我们可以了解一下自定义函数，自定义函数的出现为程序员写的代码创造了更多的可能。下面来介绍自定义函数。

3.1函数的语法形式

自定义函数的语法形式和库函数相似，形式如下：

ret_type fun_name(形式参数)
{
}

注：ret_type 是函数返回类型；fun_name 是函数名；括号中放的是形式参数；{ }括起来的是函数体

函数通常会输入一些值，然后函数内的计算，来得出结果。

ret_type 是⽤来表⽰函数计算结果的类型，有时候返回类型可以是void ，表示什么都不返回。

fun_name是为了方便使用函数，函数有了名字方便调用，所以函数名尽量要根据函数的功能起的有意义。

函数的参数可以是void ，明确表示函数没有参数。如果有参数，要交代清楚参数的类型和名字，以及参数个数。

{ }括起来的部分被称为函数体，函数体就是完成计算的过程。

3.2自定义函数的实例

通过上面我们了解到自定义函数的语法形式以及注意事项和作用，我们下面来举一些示例：

例：写一个加法函数，完成2个整型变量的加法操作。

#include <stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
    int z = x + y;
    return z;//这个代码块可改为return x+y;
}
int main()
{
    int a = 0;
    int b = 0;
    scanf("%d %d", &a, &b);
    int c = Add(a, b);
    printf("c = %d", c);
    return 0;
}

在VS上运行的话会出现scanf报错问题可以查看我前面的文章来解决，可永久解决这个问题。

四、形参和实参

接下来我们来看看形参和实参，我们先看看前面写的代码。

#include <stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
    int z = x + y;
    return z;//这个代码块可改为return x+y;
}
int main()
{
    int a = 0;
    int b = 0;
    scanf("%d %d", &a, &b);
    int c = Add(a, b);
    printf("c = %d", c);
    return 0;
}

4.1实参

在写完Add函数后，我们要使用的话就必须去调用它，并且给它传入自己想要给的参数，Add函数写完后在main函数中调用，在调用的时候会传两个参数（a,b），而这两个参数(a,b)就是实参（实际参数）。实际参数就是真实传递给函数的参数。

注：实参：调用函数时，传递给函数的参数就是实参，实际参数。

4.2形参

在写Add函数时，函数名Add后括号中x,y就是形式参数，简称形参。

注：形参：函数定义中，函数名后边的括号中的参数就是形式参数，简称形参。

为什么叫形式参数？

实际上，如果只是定义了Add 后的括号中写的x和y，称为形式参数，简Add 函数，⽽不去调⽤的话，Add 函数的参数x和y只是形式上存在的，不会向内存申请空间，不会真实存在的，所以叫形式参数。形式参数只有在

函数被调⽤的过程中为了存放实参传递过来的值，才向内存申请空间，这个过程就是形参的实例化。

4.3形参与实参的关系

实参传递给形参，他们之间是有关系的，但是形参和实参是各自独立的内存空间。

下面用调试来看形参和实参的关系，代码如下：

#include <stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
int z = 0;
z = x + y;
return z;
}
int main()
{
int a = 0;
int b = 0;
//输⼊
scanf("%d %d", &a, &b);
//调⽤加法函数，完成a和b的相加
//求和的结果放在r中
int r = Add(a, b);
//输出 
printf("%d\n", r);
return 0;
}

通过调试可以看到：x和y得到了a和b的值，但是x和y的地址和a和b的地址是不⼀样的，所以我们可以理解为形参是实参的⼀份临时拷贝。

注：1.实参和形参是不同的内存空间，对形参的修改不会影响实参。2.实参是形参的一份临时拷贝。

五、return语句

在C语言中经常会遇到return语句，return语句我们要注意以下几点：

1、return后边可以是⼀个数值，也可以是⼀个表达式，如果是表达式则先执⾏表达式，再返回表达式的结果。

2、 return后边也可以什么都没有，直接写return; 这种写法适合函数返回类型是void的情况。

3、 return返回的值和函数返回类型不⼀致，系统会⾃动将返回的值隐式转换为函数的返回类型。

4、 return语句执⾏后，函数就彻底返回，后边的代码不再执⾏。

5、如果函数中存在if等分⽀的语句，则要保证每种情况下都有return返回，否则会出现编译错误。

六、数组做函数参数

#include <stdio.h>
void set_arr(int arr[],int sz)
{
int i = 0;
for(i = 0;i < sz;i++)
{
arr[i] = -1;
}
}
void print_arr(int arr[],int sz)
{
int i = 0;
for(i = 0;i < sz;i++)
{
printf("%d",arr[i]);
}
printf("\n");
}
int main()
{
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
//写一个函数将arr数组的内容全改为-1
int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
print_arr(arr,sz);
set_arr(arr,sz);
//写一个函数将arr数组的内容全部打印出来
print_arr(arr,sz);
return 0;
}

上述代码中，利用arr数组做为为set_arr和printf_arr的参数。

重点：

①函数的形式参数要和函数的实参个数匹配。

②函数的实参是数组，形参也是可以写成数组形式的。

③形参如果是一维数组，数组大小可以省略不写。

④形参如果是二维数组，行可以省略，但是列不能省略。

⑤数组传参，形参是不会创建新的数组的。

⑥形参操作的数组和实参的数组是同一个数组。

自行实现函数的打印，代码如下：

#include <stdio.h>
void Print(int brr[][5],int r,int c)
{
int i = 0;
for(i = 0; i < r; i++)
{
int j = 0;
for(j = 0;j < c;j++)
{
printf("%d",brr[i][j]);
}
printf("\n");
}
}
int main()
{
int arr[3][5] = {{1,2,3,4,5},{2,3,4,5,6},{3,4,5,6,7}};
Print(arr,3,5);
return 0;
}

七、嵌套调用和链式访问

注：函数可以嵌套调用，但是不能嵌套定义。

7.1嵌套调用

嵌套调⽤就是函数之间的互相调⽤。

我们来计算某年某月有多少天？

is_leap_year()：根据年份确定是否是闰年。

get_days_of_month()：调⽤is_leap_year确定是否是闰年后，再根据月计算这个⽉的天数。

#include <stdio.h>
int is_leap_year(int y)
{
 if(((y%4==0)&&(y%100!=0))||(y%400==0))
 return 1;
 else
 return 0;
}
 int get_days_of_month(int y, int m)
{
 int days[] = {0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31};
 int day = days[m];
 if (is_leap_year(y) && m == 2)
 day += 1;
 return day;
}
int main()
{
 int y = 0;
 int m = 0;
 scanf("%d %d", &y, &m);
 int d = get_days_of_month(y, m);
 printf("%d\n", d);
 return 0;
}

main 函数调⽤scanf 、 printf 、get_days_of_month 。

get_days_of_month 函数调⽤is_leap_year。

7.2链式访问

所谓链式访问就是将⼀个函数的返回值作为另外⼀个函数的参数，像链条⼀样将函数串起来就是函数的链式访问。

例子如下：

把strlen函数的返回值做为printf的参数，这样一串串起来的，就是链式访问。

#include <stdio.h>
int main()
{
printf("%d\n", strlen("abcdef"));//链式访问  
return 0;
}

那么我们了解了链式访问后，看看下面代码来想想其运行结果是什么？

#include <stdio.h>
int main()
{
printf("%d", printf("%d", printf("%d", 43)));//43 2 1
return 0;
 }

我们先看看printf的返回值，如下:

int printf ( const char * format, ... );

在C语言官网上，查找printf的返回值解释如下图：

注：printf函数返回的是打印在屏幕上的字符的个数。

由此可见，printf在打印43后返回2，再打印出来2返回1，最后打印1。

八、函数的声明和定义

8.1单个文件

函数的声明——是在告诉编译器，有一个函数叫什么，参数是什么，返回类型是什么。

例子：判断这一年是否为闰年。

#include <stdio.h>
int is_leap_year(int y);
int main()
{
int y = 0;
scanf("%d",&y);
int r = is_leap_year(y);//函数的调用
if(r = 1)
printf("Yes\n");
else
printf("NO\n");
return 0;
}
//函数的定义
int is_leap_year(int y)
{
if(((y % 4 ==0) && (y % 100 != 0)) || (y % 400 ==0))
return 1;
else
return 0;
}

注：先声明后定义（定义是一种特定的声明）。

如果后定义并且不在前面声明那就会出错，代码如下：

#include <stdio.h>
int main()
{
int y = 0;
scanf("%d",&y);
int r = is_leap_year(y);//函数的调用
if(r = 1)
printf("Yes\n");
else
printf("NO\n");
return 0;
}
//函数的定义
int is_leap_year(int y)
{
if(((y % 4 ==0) && (y % 100 != 0)) || (y % 400 ==0))
return 1;
else
return 0;
}

编译器vs就会报错，如下图：

8.2多个文件

⼀般在企业中我们写代码时候，代码可能比较多，不会将所有的代码都放在⼀个文件中；我们往往会根据程序的功能，将代码拆分6放在多个文件中。⼀般情况下，函数的声明、类型的声明放在头⽂件（.h）中，函数的实现是放在源文件（.c）文件中。代码如下：

add.c中：

//函数的定义
int Add(int x, int y)
{
return x+y;
}

acc.h中：

#pragma once
//函数的声明
int Add(int x, int y);

test.c中：

#include <stdio.h>
#include "add.h"
int main()
{
int a = 10;
int b = 20;
//函数调⽤
int c = Add(a, b);
printf("%d\n", c);
return 0;
}

运行结果如下图：

总结：函数的定义放在源文件中；函数的声明、类型的声明放在头文件中，这里可以做到代码的隐藏（静态库）。

8.3 static 和extern

static 和extern 都是C语⾔中的关键字。

static 是静态的的意思，可以用来：

1.修饰局部变量

2.修饰全局变量

3.修饰函数

extern 是用来声明外部符号的。

作用域：是程序设计概念，通常来说，一段程序代码中所用到的名字并不总是有效（可用）的，而限定这个名字的可⽤性的代码范围就是这个名字的作用域。（即哪里能使用，那里就是作用域）

①局部变量的作用域是变量所在的局部范围。

②全局变量的作用域是整个工程（项目）。

生命周期：指的是变量的创建(申请内存)到变量的销毁(收回内存)之间的⼀个时间段。

①局部变量的生命周期是：进⼊作用域变量创建，生命周期开始，出作用域生命周期结束。

②全局变量的生命周期是：整个程序的生命周期。

8.3.1static修饰局部变量

先看如下代码的运行结果：

有static的代码

#include <stdio.h>
void test()
{
static int a = 2;
a++;
printf("%d\n",a);
}
int main()
{
int i = 0;
for(i = 0;i < 5;i++)
{
test();
}
return 0;
}

无static的代码

#include <stdio.h>
void test()
{
int a = 2;
a++;
printf("%d\n",a);
}
int main()
{
int i = 0;
for(i = 0;i < 5;i++)
{
test();
}
return 0;
}

由结果运行图我们可以得出以下结论：

static修饰局部变量改变了变量的生命周期，生命周期改变的本质是改变了变量的存储类型，本来一个局部变量是存储在内存的栈区的，但是被static修饰后存储到了静态区。存储在静态区的变量和全局变量一样的，生命周期就和程序的生命周期一样了，只有程序结束，变量才销毁，内存才回收，但是作用域不变的。

使用建议：未来⼀个变量出了函数后，我们还想保留值，等下次进⼊函数继续使用，就可以使用static修饰。

8.3.2static修饰全局变量

extern 是用来声明外部符号的，如果⼀个全局的符号在A文件中定义的，在B⽂件中想使用，就可以使用extern进行声明然后使用。

第一种：没加static修饰全局变量的

add.c

int g_val = 2024;

test.c

#include <stdio.h>
extern int g_val;
int main()
{
 printf("%d\n", g_val);
 return 0;
}

运行结果：第一种可以正常运行。

第二种：加了static修饰全局变量的

add.c

static int g_val = 2018;

test.c

#include <stdio.h>
extern int g_val;
int main()
{
printf("%d\n", g_val);
return 0;
}

运行结果：第二种会出现链接错误。

总结：全局变量是具有外部链接属性的，但是被static修饰后，外部链接属性就会变成了内部链接属性，只能在自己所在的.c文件中使用，其他.c文件无法使用（即使声明也无法正常使用）。

使用建议：一个全局变量被static修饰，使得这个全局变量只能在本源文件内使用，不能在其他源文件内使用。

.C每一个源文件都是单独编译的。

8.3.3 static 修饰函数

第一种没用static修饰函数

add.c

int Add(int x, int y)
{
return x+y;
}

test.c

#include <stdio.h>
extern int Add(int x, int y);
int main()
{
int a = 0;
int b = 0;
scanf("%d %d",&a,&b);
int c = Add(a,b);
printf("%d\n", c);
return 0;
}

第二种有static修饰函数

add.c

static int Add(int x, int y)
{
return x+y;
}

test.c

#include <stdio.h>
extern int Add(int x, int y);
int main()
{
int a = 0;
int b = 0;
scanf("%d %d",&a,&b);
int c = Add(a,b);
printf("%d\n", c);
return 0;
}

运行结果：第一种代码(没用static修饰函数)是能够正常运⾏的，但是第二种代码(有static修饰函数)就出现了链接错误。

总结：函数默认也是具有外部链接属性的，但是函数被static修饰后，外部链接属性就变成了内部链接属性，只能在自己所在的.c文件中使用，其他.c文件无法使用。